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'''Duroplaste''', korrekt '''Duromere'''<ref name="BNT" /> genannt, sind [[Kunststoff]]e, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können.<ref name="ISO">[[Internationale Organisation für Normung|ISO]] 472:2013(de), ''Kunststoffe – Begriffe''. [https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:472:ed-4:v1:de:sec:2.1181 iso.org]</ref> Sie enthalten harte, [[Amorphes Material|amorphe]], unlösliche [[Polymer]]e. Die [[Makromolekül]]e sind über [[kovalente Bindung]]en engmaschig [[Vernetzung (Chemie)|vernetzt]], was ihre fehlende Erweichung beim Erhitzen verursacht, daher sind sie nach der Aushärtung nur spanabhebend bearbeitbar. Die Vorprodukte ([[Prepolymer]]e) sind in der Regel [[Kunstharz]]e, die noch schmelzbar bzw. löslich sind und – oft mit [[Füllstoff|Füll-]] und [[Farbstoff]]en versetzt – gegossen oder warmgepresst werden können. Die Prepolymere sind tri- oder [[Funktionelle Gruppe|mehrfunktionelle]] Verbindungen, die mit Hilfe von Härtern und evtl. [[Katalysator]]en oder durch hohe Temperaturen [[Polymerisation|polymerisieren]] und zu einer engmaschigen Vernetzung führen.

Die Begriffe Kunstharz und Duroplast werden nicht immer klar voneinander unterschieden. Korrekterweise könnte ein Duroplast als ''gehärtetes Kunstharz'' bezeichnet werden. Auch die schmelzbaren Vorprodukte für Duroplaste werden gelegentlich selbst Duroplaste genannt.<ref name="ISO" /> In Analogie zu den schmelzbaren ''[[Thermoplaste]]n'' werden die nach erfolgter Aushärtung nicht mehr schmelzbaren Duroplaste auch ''Thermodure'' genannt.<ref name="BNT">''Der Brockhaus, Naturwissenschaft und Technik'', F. A. Brockhaus, Mannheim; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2003.</ref><ref name="KunstChemIng">Wolfgang Kaiser: ''Kunststoffchemie für Ingenieure'', 3. Auflage, Carl Hanser, München 2011, S. 409 ff.</ref> Die englische Bezeichnung für Duroplaste ist ''thermoset'' und bezieht sich auf die bei erhöhter Temperatur ablaufende Vernetzung der Ausgangsstoffe („thermisch aushärtend“). Die Reaktion kann dabei durch Erwärmung oder Be[[strahlung]] ausgelöst werden. Eine Erwärmung kann aber auch durch die [[exotherm]]e Reaktion von Härter mit flüssigem Harz selber bewirkt werden.

== Klassifizierung ==
Duroplaste sind eine von drei Gruppen, in die [[Kunststoff#Einteilung nach mechanisch-thermischem Verhalten|Kunststoff]]e nach ihrem mechanisch-thermischen Verhalten eingeteilt werden. Man unterscheidet zwischen [[Thermoplast]]en, [[Elastomer]]en und Duroplasten. Während die Thermoplaste [[Schmelzen|schmelzbar]] sind, können Duroplaste aufgrund ihrer hohen Vernetzung nicht aufgeschmolzen werden und zerfallen nach Überschreiten ihrer Zersetzungstemperatur ([[Pyrolyse]]). Auf hohe mechanische Einwirkung reagieren sie mit Rissen oder Sprüngen. Im Vordergrund stehen bei Duroplasten ihre hohen thermomechanischen Festigkeiten und im Vergleich zu Metallen ihre geringen spezifischen Gewichte.

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Datei:Polymerstruktur-engmaschig vernetzt.svg|''Duroplaste'' bestehen aus engmaschig vernetzten Polymeren. Vernetzungen sind in der Abbildung als rote Punkte dargestellt.
Datei:Polymerstruktur-weitmaschig vernetzt.svg|''[[Elastomer]]e'' bestehen aus weitmaschig vernetzten Polymeren. Die Weitmaschigkeit erlaubt unter Zugbelastung eine Streckung des Materials.
Datei:Polymerstruktur-teilkristallin.svg|''[[Thermoplast]]e'' bestehen aus unvernetzten Polymeren, oft mit einer teilkristallinen Struktur (rot dargestellt). Sie haben eine [[Glasübergangstemperatur|Glastemperatur]] und sind schmelzbar.
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== Allgemeine Herstellung ==
[[Datei:Duroplast-Fertigungsanlage 03.jpg|mini|Duroplast-Fertigungsanlage für einen [[Trabant (Pkw)|Trabant]] inkl. dem Endprodukt am Fahrzeug (braun) im [[August Horch Museum]]; die Pressen sind nicht dargestellt.]]
[[Datei:DDR-Kultauto Trabant.webm|mini|Video: Der Trabant mit seinen Kunststoffteilen aus Duroplast|thumbtime=0:05]]
Zur Herstellung von duromeren Kunststofferzeugnissen werden erst niedermolekulare Vorprodukte (die Kunstharze) aus [[Monomer]]en gewonnen. Die Bildung der Harze kann je nach Art der Monomere über [[Polykondensation]] oder [[Polyaddition]] erfolgen. Die Harze werden mit Härter und eventuell Beschleuniger und Zusatzstoffen, wie Farbstoffen und Trennmitteln, gemischt. Zu den Zusatzstoffen gehören auch feste Füll- und Verstärkungsstoffe (Harzträger), deren Anteil oft im Bereich von 40 bis 65 % liegt. Faserartige Harzträger werden im Bereich von 12 bis fast 80 % zugesetzt. Die Harzträger tragen wesentlich zu den mechanischen Eigenschaften des Endprodukts bei. Die erhaltenen Formmassen werden beispielsweise über Formpressen, Spritzgießen oder Schichtpressen in die gewünschte Form gebracht. Hier setzt die Härtung (Vernetzung) der Harze ein, oft gefördert durch Wärme, aber auch durch UV- oder IR-Strahlung. Der erhaltene duromere Formstoff hat im Vergleich zu einem Thermoplast eine höhere Steifigkeit und Härte, ist unlöslich, neigt kaum zur Verformung unter Last und Wärme, ist jedoch schlagempfindlicher.

Der chemische Verlauf der Härtung beeinflusst die Herstellung eines Formstoffes. Bei [[Kondensationsharz]]en erfolgt die Härtung über eine Polykondensation. Kondensat ist in der Regel Wasser. Die Verarbeitung erfolgt bei Temperaturen zwischen 140 und 180 °C und hohem Verarbeitungsdruck, um zu verhindern, dass der Wasserdampf das Produkt aufplatzen lässt. Die Härtung beispielsweise von [[Phenolharz]], [[Harnstoffharz]] und [[Melaminharz]] erfolgt über [[Kondensationsreaktion|Kondensationen]].

Bei [[Reaktionsharz]]en erfolgt die Härtung über Polyaddition oder [[Kettenpolymerisation|radikalische Kettenpolymerisation]], also ohne Abspaltung von flüchtigen Verbindungen. Hier ist Gießen und Laminieren ohne erhöhten Druck möglich. Reaktionsharze spielen bei [[Faser-Kunststoff-Verbund|faserverstärkten Kunststoffen]] eine wichtige Rolle. Mit Harzen vorimprägnierte Fasern ([[Prepreg]]s) lassen sich zu Laminaten in eine gewünschte Form verarbeiten, die anschließend gehärtet wird. Beispiele für Reaktionsharze sind [[Epoxidharz]]e, vernetzbare [[Polyurethane]] und [[ungesättigte Polyesterharze]].

== Anwendungsgebiete ==
* [[Bremsbelag|Bremsbeläge]]
* in [[Faser-Kunststoff-Verbund|Faser-Verbundwerkstoffen]], wie [[Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff|kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff]] (CFK) oder [[Glasfaserverstärkter Kunststoff|glasfaserverstärktem Kunststoff]] (GFK) als Matrixwerkstoff
* Gehäuse von [[Elektronisches Bauelement|elektronischen Bauelementen]]
* Verkapselung von [[Baugruppe#Elektronische Baugruppe|elektronischen Baugruppen]]<ref>{{cite journal |first1=Romit |last1=Kulkarni |first2=Peter |last2=Wappler |first3=Mahdi |last3=Soltani |first4=Mehmet |last4=Haybat |first5=Thomas |last5=Guenther |first6=Tobias |last6=Groezinger |first7=André |last7=Zimmermann |title=An Assessment of Thermoset Injection Molding for Thin-Walled Conformal Encapsulation of Board-Level Electronic Packages |journal=Journal of Manufacturing and Materials Processing |volume=3 |issue=1 |pages=18 |doi=10.3390/jmmp3010018 |date=2019-02-01 |language=en}}</ref>
* Haushalt (Bügeleisenhitzeschild, Topfgriffe und Herdleisten)
* Kabelbahnen
* Karosserieteile
* Leistungs- und Leitungsschutzschalter
* Motorraumanwendungen (Wasserpumpengehäuse, Riemenscheiben, [[Kommutator (Elektrotechnik)|Kommutatoren]], Ansaugstutzen u. Ä.)
* Reflektoren (Autoscheinwerfer)
* Schutzhelme, wie der [[Feuerwehrhelm]]

== Recycling ==
Ausgehärtete Duroplaste sind aufgrund der vernetzten Polymerketten nicht wiederholt verarbeitbar. Mit mechanischen oder thermischen Verfahren kann die Struktur des FVK aufgebrochen und partikel- und faserförmige Fraktionen zur Verstärkung zurückgewonnen werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.kunststoffe.de/fachinformationen/dissertationen/artikel/zum-recycling-von-faserverbundkunststoffen-mit-duroplastmatrix-530352.html |titel=kunststoffe.de: Dissertation Schiebisch, Universität Erlangen-Nürnberg (1995) |abruf=2020-10-21 |sprache=de}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Duroplast| ]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Duroplaste - Versionsgeschichte

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